DE19610829C2 - Particle-tolerant inkjet printhead architecture - Google Patents

Particle-tolerant inkjet printhead architecture

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DE19610829C2 DE19610829A DE19610829A DE19610829C2 DE 19610829 C2 DE19610829 C2 DE 19610829C2 DE 19610829 A DE19610829 A DE 19610829A DE 19610829 A DE19610829 A DE 19610829A DE 19610829 C2 DE19610829 C2 DE 19610829C2
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Druckkopf für einen Tintenstrahldrucker und insbesondere auf den Entwurf von Barrierematerialien innerhalb des Druck­ kopfs, um ein Partikel-Verstopfen von Tintenabfeuerkammern zu reduzieren.The present invention relates generally to one Printhead for an inkjet printer, and in particular the design of barrier materials within the print heads for particle clogging of ink firing chambers to reduce.

Thermische Tintenstrahldrucker arbeiten durch Auswerfen ei­ nes kleinen Volumens an Tinte durch eine Mehrzahl kleiner Düsen oder Öffnungen in einer Oberfläche, die in der Nähe eines Mediums gehalten wird, auf das Markierungen oder etwas Gedrucktes plaziert werden soll. Diese Öffnungen sind auf eine Art und Weise in der Oberfläche angeordnet, derart, daß das Auswerfen eines Tröpfchens an Tinte aus einer bestimmten Anzahl von Öffnungen bezüglich einer bestimmten Position des Mediums in dem Erzeugen eines Abschnitts eines gewünschten Zeichens oder Bildes resultiert. Ein gesteuertes Neupositio­ nieren des Substrats oder des Mediums und ein weiteres Aus­ werfen von Tintentröpfchen setzt das Erzeugen mehrerer Pixel des gewünschten Zeichens oder Bildes fort. Tinten mit ausge­ wählten Farben können mit einzelnen Anordnungen von Öffnun­ gen gekoppelt werden, derart, daß ein ausgewähltes Abfeuern der Öffnungen durch den Tintenstrahldrucker ein mehrfarbiges Bild erzeugen kann.Thermal inkjet printers work by ejecting them small volume of ink by a plurality of smaller ones Nozzles or openings in a surface that is nearby a medium is held on the markings or something Printed should be placed. These openings are open arranged in a manner in the surface such that ejecting a droplet of ink from a particular one Number of openings with respect to a specific position of the Medium in creating a portion of a desired one Character or image results. A controlled new position kidney of the substrate or the medium and another Aus throwing ink droplets continues to produce multiple pixels of the desired character or picture. Ink with out Chosen colors can be opened with individual arrangements gen coupled, such that a selected firing the openings through the inkjet printer are multicolored Image can produce.

Das Auswerfen des Tintentröpfchens bei einem herkömmlichen thermischen Tintenstrahldrucker ist ein Ergebnis einer ra­ schen thermischen Erhitzung der Tinte auf eine Temperatur, welche den Siedepunkt der Tintenlösung überschreitet, wo­ durch ein Gasphasen-Tintentröpfchen erzeugt wird. Jede Öff­ nung ist mit einer kleinen eigenen Tintenabfeuerkammer ge­ koppelt, die mit Tinte gefüllt ist und einen einzeln adres­ sierbaren Heizelement-Widerstand aufweist, der mit der Tinte thermisch gekoppelt ist. Sowie sich die Blase bildet und sich ausbreitet, verschiebt sie ein Volumen an Tinte, wel­ ches aus der Öffnung gezwungen wird und auf dem Medium ab­ gelagert wird. Die Blase fällt dann in sich zusammen und das verschobene Tintenvolumen wird aus einem größeren Tintenbe­ hälter mittels Tintenzuführkanälen wieder aufgefüllt.Ejecting the droplet of ink from a conventional one thermal inkjet printer is a result of a ra thermal heating of the ink to a temperature, which exceeds the boiling point of the ink solution where is generated by a gas phase ink droplet. Every opening It has a small ink firing chamber couples that is filled with ink and a single address sizable heating element resistance that matches the ink  is thermally coupled. As well as the bubble and as it spreads, it shifts a volume of ink, which ches is forced out of the opening and on the medium is stored. The bubble then collapses and that shifted volume of ink becomes a larger inkbe refilled with ink supply channels.

Nach der Deaktivierung des Heizwiderstandes und nach dem Auswerfen von Tinte aus der Tintenabfeuerkammer fließt Tinte wieder in die Tintenabfeuerkammer zurück, um das Volumen zu füllen, welches die Tinte hinterlassen hat, die ausgeworfen wurde. Ein Problem, was sich gelegentlich bei Tintenstrahl­ druckköpfen selbst manifestiert, besteht in einer Blockie­ rung, die in einem Tintenzuführkanal auftritt. Mikroskopi­ sche Partikel können sich in der Tintenabfeuerkammer fest­ setzen, was ein vorzeitiges Versagen des Heizwiderstandes bewirkt, oder sie können sich in dem engen Tintenzuführkanal festsetzen, wodurch die Tinte in der Tintenabfeuerkammer ausgeht. Eine einzelne Öffnung, welche kein Tintentröpfchen abfeuert, wenn sie dazu aufgefordert wird, wird einen fehlenden Abschnitt eines gedruckten Zeichens zurücklassen und ein unbedrucktes Band auf dem Medium erzeugen, wenn ein ausgefülltes Bild gedruckt werden soll. Dies resultiert in einer schlechteren Qualität der gedruckten Sache, was für einen Tintenstrahldrucker sehr unerwünscht ist.After deactivating the heating resistor and after Ejecting ink from the ink firing chamber causes ink to flow back into the ink firing chamber to increase the volume fill that left the ink that ejected has been. A problem that occasionally occurs with inkjet printheads manifested themselves consist of a blockage tion that occurs in an ink supply channel. Microscopy Particles can get stuck in the ink firing chamber put what a premature failure of the heating resistor causes, or they can be in the narrow ink supply channel fix, causing the ink in the ink firing chamber going out. A single opening, which is not a droplet of ink fires when prompted to do so Leave the missing section of a printed character and create an unprinted tape on the media if one completed picture should be printed. This results in a poorer quality of the printed matter, what an inkjet printer is very undesirable.

Um diese unerwünschte Charakteristik zu beseitigen, haben andere die Verwendung von Ersatz- oder überzähligen Öffnungen, um an­ statt aus der fehlerhaften Öffnung aus diesen Tinte auszu­ werfen (siehe U.S. Patent Nr. 4,963,882 und die U.S. Patent­ anmeldung Nr. 08/277,723 "Redundant Nozzle Dot Matrix Print­ heads and Methods of Use" welche von David E. Hackleman am 20. Juli 1994 eingereicht worden ist) oder mehrfache Ein­ lässe in die Tintenabfeuerkammer vorgesehen.Around to eliminate undesirable characteristics, others have the Use of spare or surplus openings to match instead of popping out of that ink from the faulty opening (see U.S. Patent No. 4,963,882 and U.S. Patent application no. 08 / 277,723 "Redundant Nozzle Dot Matrix Print heads and Methods of Use "which by David E. Hackleman on July 20, 1994) or multiple one let into the ink firing chamber provided.

Tinte für das Tintenstrahldrucken wird üblicherweise in ei­ ner Kammer gelagert, die der Druckkopfvorrichtung zugeordnet ist. Aus Gründen, die dem Halten von Tinte und den Fluid­ drücken innerhalb der Druckkassette zugeordnet sind, welche sowohl den Druckkopf als auch die Tintenbehältervorrichtung umfaßt, kann die Tinte ferner in einem porösen Material in­ nerhalb der Lagerkammer gelagert sein. Ein Nachteil des po­ rösen Materials besteht darin, daß sich längliche, fasrige Partikel gelegentlich aus dem porösen Material lösen und trotz spezieller Reinigungsverfahren (wie z. B. das, das in dem U.S. Patent Nr. 4,885,932 beschrieben ist) oder einer Filterung, welche vor dem Eintritt der Tinte in den Druck­ kopf durchgeführt wird (wie z. B. die, die in den U.S. Paten­ ten Nr. 4,771,295 und 5,025,271 beschrieben sind) von der Tinte zu dem Druckkopf getragen werden. Die U.S. Patentanmel­ dung Nr. 08/072,298 "Internal Support for Top-Shooter Thermal Ink-Jet Printhead", die von Ho u. a. am 3. Juni 1993 eingereicht worden ist, offenbart eine Mehrzahl von Pfei­ lern, wobei jeder Pfeiler dem Eingang in eine Tintenabfeu­ erkammer zugeordnet ist. Die Pfeiler sind um einen Betrag voneinander beabstandet, welcher kleiner oder gleich der kleinsten Abmessung des Systems ist, und sie sind so nah als möglich an einem gemeinsamen Tintenzuführungskanal plaziert, um Partikel außerhalb der Tintenabfeuerkammer zu halten. Die kleinste Abmessung des Systems ist wahrscheinlich entweder die Düsengröße oder die Breite des Durchgangs, der die Quelle von Tinte mit der Tintenabfeuerkammer verbindet. Es wurden Anstrengungen unternommen, um die Tinte mit einem feinen Maschensieb weiterzusieben, bevor sie die Tinten­ kammer erreicht, oder um überzählige Kanäle für Tinte hin­ zuzufügen, damit sie die Tintenabfeuerkammer erreicht, wobei die Ergebnisse dieser zusätzlichen Filterung oder der über­ zähligen Kanäle keine wirksame Lösung für längliche Partikel geschaffen haben.Ink for inkjet printing is usually in egg ner chamber stored associated with the printhead device is. For the sake of holding ink and the fluid which are assigned within the print cartridge  both the printhead and the ink tank device the ink may further be contained in a porous material be stored within the storage chamber. A disadvantage of the po red material is that elongated, fibrous Occasionally loosen particles from the porous material and despite special cleaning processes (such as the one in the U.S. No. 4,885,932) or one Filtering, which occurs before the ink enters the print head (such as that described in U.S. Patents No. 4,771,295 and 5,025,271) from the Ink to be carried to the printhead. The U.S. Patent application # 08 / 072,298 "Internal Support for Top Shooter Thermal Ink-Jet Printhead "by Ho et al. On June 3, 1993 has been filed discloses a plurality of arrows learn, with each pillar entering an ink fountain chamber is assigned. The pillars are by an amount spaced apart, which is less than or equal to is the smallest dimension of the system and they are as close as possibly placed on a common ink supply channel, to keep particles outside the ink firing chamber. The smallest dimension of the system is probably either the nozzle size or the width of the passage that the Connects source of ink to the ink firing chamber. It Efforts have been made to use an ink fine mesh screen before screening the inks chamber reached, or around excess channels for ink inflict so that it reaches the ink firing chamber, whereby the results of this additional filtering or the over channels are not an effective solution for elongated particles have created.

Eine stark vergrößerte isometrische Ansicht eines Abschnitts eines typischen thermischen Tintenstrahldruckkopfs zur Ver­ wendung in einem Tintenstrahldrucker ist in Fig. 1 gezeigt. Mehrere Elemente des Druckkopfs wurden aufgeschnitten, um eine Tintenabfeuerkammer 101 innerhalb des Tintenstrahl­ druckkopfs zu enthüllen. Viele derartige Tintenabfeuerkammern sind typischerweise in einer Gruppe um einen Tintenzuführ­ verteilerraum für ein effizientes und hochqualitatives Drucken angeordnet. Zusätzliche Gruppen können in dem Druckkopf positioniert sein, um es zu ermöglichen, daß einzelne Farben aus jeder Gruppe gedruckt werden. Jeder Tintenabfeuerkammer 101 ist eine Öffnung 103 zugeordnet, die bezüglich der Tintenabfeuerkammer 101 derart angeordnet ist, daß Tinte, welche in der Tintenabfeuerkammer durch einen Heizwiderstand 109 schnell erhitzt wird, zwangsweise als Tröpfchen aus der Öffnung 103 ausgeworfen wird. Ein Teil einer zweiten Öffnung 105, die einer weiteren Tintenabfeu­ erkammer zugeordnet ist, ist ebenfalls gezeigt. Die Heiz­ widerstände werden durch einen Mikroprozessor und durch eine zugeordnete Schaltungsanordnung in dem Drucker in einem Muster ausgewählt, das sich auf die Daten bezieht, die in den Drucker eingegeben werden, derart, daß Tinte, welche aus ausgewählten Öffnungen herausgeworfen wird, ein definiertes Zeichen oder ein Druckbild auf dem Medium erzeugt. Das Medium (nicht gezeigt) wird typischerweise parallel zur Öffnungsplatte 101 und senkrecht zur Richtung, in der Tintentröpfchen aus der Öffnung 103 ausgeworfen werden, gehalten. Tinte wird der Tintenkammer 101 über eine Öffnung 107 zugeführt, welche allgemein ein Tintenzuführungskanal genannt wird. Diese Tinte wird dem Tintenzuführungskanal 107 aus einem viel größeren Tintenbehälter (nicht gezeigt) mittels eines Tintenverteilerraums zugeführt, welcher allen Tintenabfeuerkammern in einer Gruppe gemeinsam ist.A greatly enlarged isometric view of a portion of a typical thermal ink jet printhead for use in an ink jet printer is shown in FIG. 1. Several elements of the printhead were cut open to reveal an ink firing chamber 101 within the inkjet printhead. Many such ink firing chambers are typically arranged in a group around an ink feed manifold for efficient and high quality printing. Additional groups can be positioned in the printhead to enable individual colors from each group to be printed. Each ink-firing chamber 101 is assigned an opening 103 which is arranged with respect to the ink-firing chamber 101 in such a way that ink which is rapidly heated in the ink-firing chamber by a heating resistor 109 is forcibly ejected as droplets from the opening 103 . A part of a second opening 105 , which is associated with a further ink firing chamber, is also shown. The heating resistors are selected by a microprocessor and by associated circuitry in the printer in a pattern related to the data input to the printer such that ink ejected from selected orifices is a defined character or creates a print image on the medium. The medium (not shown) is typically held parallel to orifice plate 101 and perpendicular to the direction in which ink droplets are ejected from orifice 103 . Ink is supplied to the ink chamber 101 through an opening 107 , which is generally called an ink supply channel. This ink is supplied to the ink supply channel 107 from a much larger ink container (not shown) by means of an ink distribution space which is common to all ink firing chambers in a group.

Sobald die Tinte in der Tintenabfeuerkammer 101 ist, bleibt sie dort, bis sie durch den Heizwiderstand 109 schnell zum Sieden erhitzt wird. Üblicherweise ist der Heizwiderstand 109 eine Dünnfilmwiderstandsstruktur, die auf der Oberfläche eines Siliziumsubstrats 113 angeordnet ist und mittels Lei­ tern, die auf dem Substrat 113 angeordnet sind, mit der elektronischen Schaltungsanordnung des Druckers verbunden ist. Die Heizwiderstandsplazierung ist typischerweise in drei oder mehreren parallelen Linien von Heizwiderständen gestaffelt, wobei benachbarte Heizwiderstände nicht-kolinear plaziert sind. Druckköpfe mit erhöhter Komplexität weisen typischerweise einen bestimmten Abschnitt einer elektroni­ schen Schaltungsanordnung auf, welcher in einer integrierten Schaltungsform auf dem Siliziumsubstrat 113 aufgebaut ist. Verschiedene Schutzschichten, wie z. B. Passivierungsschich­ ten und Cavitationsbarriereschichten können ferner den Heiz­ widerstand 109 bedecken, um ihn vor korrosiven und abrasiven Charakteristika der Tinte zu schützen. Somit ist die Tinten­ abfeuerkammer 101 auf einer Seite durch das Siliziumsubstrat 113 mit ihrem Heizwiderstand 109 und anderen Schichten und auf der anderen Seite durch die Öffnungsplatte 111 mit ihrer begleitenden Öffnung 103 begrenzt. Die anderen Seiten der Tintenabfeuerkammer 101 und des Tintenzuführkanals 107 sind durch eine Polymerbarriereschicht 115 definiert. Diese Barriereschicht besteht vorzugsweise aus einem organischen Polymerkunststoff, welcher im wesentlichen durch die kor­ rosive Wirkung von Tinte nicht beeinträchtigt wird, wobei dieselbe und verschiedene Schutzschichten derselben typischerweise auf dem Substrat 113 angebracht werden und anschließend in gewünschten geometrischen Formen photo­ lithographisch definiert und geätzt werden. Polymere, die für das Bilden einer Barriereschicht 115 geeignet sind, umfassen Produkte, die unter dem Namen Parad, Vacrel und Riston von E. I. DuPont De Nemours and Company aus Wilming­ ton, Delaware verkauft werden. Derartige Materialien können Temperaturen bis zu 300°C aushalten und weisen gute Haft­ eigenschaften zum Halten der Öffnungsplatte des Druckkopfs in Position auf. Typischerweise weist die Barriereschicht 115 eine Dicke von etwa 25 bis 30 Mikrometern auf, nachdem der Druckknopf mit der Öffnungsplatte 111 zusammengebaut ist.Once in the ink firing chamber 101 , the ink remains there until it is quickly heated to boil by the heating resistor 109 . Typically, the heating resistor 109, is connected to the electronic circuitry of the printer is a thin-film resistor structure that is disposed on the surface of a silicon substrate 113 and tern by Lei, which are arranged on the substrate 113th The heater resistor placement is typically staggered in three or more parallel lines of heater resistors, with adjacent heater resistors placed non-colinearly. Print heads with increased complexity typically have a certain section of an electronic circuit arrangement, which is built in an integrated circuit form on the silicon substrate 113 . Various protective layers, such as B. Passivation layers and cavitation barrier layers can also cover the heating resistor 109 to protect it from corrosive and abrasive characteristics of the ink. Thus, the ink firing chamber 101 is delimited on one side by the silicon substrate 113 with its heating resistor 109 and other layers and on the other side by the opening plate 111 with its accompanying opening 103 . The other sides of the ink firing chamber 101 and the ink supply channel 107 are defined by a polymer barrier layer 115 . This barrier layer is preferably made of an organic polymer plastic, which is essentially not affected by the corrosive effect of ink, the same and different protective layers thereof being typically applied to the substrate 113 and subsequently being photo-lithographically defined and etched in desired geometric shapes. Polymers suitable for forming a barrier layer 115 include products sold under the names Parad, Vacrel and Riston by EI DuPont De Nemours and Company of Wilmington, Delaware. Such materials can withstand temperatures up to 300 ° C and have good adhesive properties for holding the opening plate of the printhead in position. Typically, the barrier layer 115 has a thickness of about 25 to 30 micrometers after the push button is assembled with the orifice plate 111 .

Die Öffnungsplatte 111 ist durch die Barriereschicht 115 an dem Siliziumsubstrat 113 befestigt. Typischerweise ist die Öffnungsplatte 111 aus Nickel mit einer Goldplattierung auf­ gebaut, um den korrosiven Auswirkungen der Tinte zu wider­ stehen. Typischerweise beträgt der Durchmesser einer Öffnung 103 in der Öffnungsplatte 111 etwa 43 Mikrometer. The opening plate 111 is fixed to the silicon substrate 113 through the barrier layer 115 . Typically, the orifice plate 111 is constructed of nickel with a gold plating to resist the corrosive effects of the ink. Typically, the diameter of an opening 103 in the opening plate 111 is approximately 43 micrometers.

Eine Draufsicht des Barrierematerials bei einem herkömmli­ chen Druckkopf von Fig. 1 ist in Fig. 2 gezeigt. Der Heiz­ widerstand 109 ist in der Tintenabfeuerkammer 101 ange­ ordnet, wobei Tinte über den Tintenzuführungskanal 107 zugeführt wird. Um den Fluß von Tinte zurück zur Tinten­ quelle zu dämpfen, wurde der Tintenzuführkanal 107 mit einer Reihe von Einengungen 203 und 205 von abnehmender Kanal­ breite und abhängig von dem Abstand zu dem Heizwiderstand 109 versehen. Es wurde herausgefunden, daß eine derartige Konfiguration eine befriedigende Trennung und ein verringer­ tes Gegensprechen jedoch auf Kosten der Wiederauffüllge­ schwindigkeit der Tintenabfeuerkammer schafft.A top view of the barrier material in a conventional printhead of FIG. 1 is shown in FIG. 2. The heating resistor 109 is arranged in the ink firing chamber 101 , wherein ink is supplied via the ink supply channel 107 . In order to dampen the flow of ink back to the ink source, the ink supply channel 107 has been provided with a series of constrictions 203 and 205 of decreasing channel width and depending on the distance to the heating resistor 109 . It has been found that such a configuration provides satisfactory separation and reduced cross talk, but at the expense of the refill speed of the ink firing chamber.

Andere Ansätze fügten Eingrenzungen oder weitere Hindernisse für einen Tintenfluß zu der Tintenabfeuerkammer hinzu, um den Fluidwiderstand und weitere Parameter des Tintenflusses zu und von der Tintenabfeuerkammer zu steuern. Siehe bei­ spielsweise in der EP 0 314 486 A1 die am 3. Mai 1989 veröffentlicht wurde. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann ein Pfeiler 301 an dem Eingang in die Tintenabfeuerkammer 303 hinzugefügt werden, um ein konzen­ triertes Fluid-resistives Element in dem Tintenzuführungs­ kanal zu schaffen, um eine Einstellung des Widerstands- und des Trägheitsparameters des Tintenkanals zuzulassen. Wenn der Heizwiderstand 305 somit erregt wird, wird das "Zu­ rückblasen" von Tinte in den Tintenverteilerraum durch den Pfeiler 301 minimiert. Es wurde ferner erkannt, daß der­ artige Pfeiler neben dem Tintenzuführungskanal eine Filter­ funktion für Staub und weitere Partikel schaffen können, welche in der Tinte vorhanden sein können.Other approaches have added restrictions or other obstacles to ink flow to the ink firing chamber to control fluid resistance and other parameters of ink flow to and from the ink firing chamber. See for example in EP 0 314 486 A1, which was published on May 3, 1989. As shown in Fig. 3, a pillar 301 may be added at the entrance to the ink firing chamber 303 to create a concentrated fluid-resistive element in the ink supply channel to allow adjustment of the resistance and inertia parameters of the ink channel. When the heating resistor 305 is thus energized, the "blow back" of ink into the ink plenum is minimized by the pillar 301 . It was also recognized that the pillar in addition to the ink supply channel can create a filter function for dust and other particles that may be present in the ink.

Die EP 05 49 211 A1 offenbart einen Tintenstrahldruckkopf, bei dem die Tinte, die in einer Kammer enthalten ist, durch eine Düse in der Form von Tröpfchen durch ein schnelles Heizen eines Heizelements innerhalb der Kammer ausgeworfen wird. Die Kammer weist eine polygonale Form auf und kom­ muniziert mit einem Tintenzuführungskanal, der an der Ecke der Kammmer angeordnet ist. EP 05 49 211 A1 discloses an ink jet print head, in which the ink contained in a chamber passes through a nozzle in the form of droplets through a quick Heating a heating element ejected inside the chamber becomes. The chamber has a polygonal shape and com munitions with an ink supply channel on the corner the chamber is arranged.  

Die DE 38 04 456 A1 beschreibt einen Tintenstrahl-Auf­ zeichnungskopf mit einer Flüssigkeitszuführbahn, die mit einer Ausstoßöffnung für den Tintenausstoß in Verbindung steht, und mit einer an der Flüssigkeitszuführbahn ange­ brachten Energieerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen von Energie für den Tintenausstoß. Die Flüssigkeitszuführbahn ist stromauf der Energieerzeugungsvorrichtung mit einer Füllung derart versehen, daß in dem stromauf gelegenen Teil der Flüssigkeitszuführbahn ein gefüllter Bereich entsteht, in dem der Anteil von Lücken stromaufwärts größer wird.DE 38 04 456 A1 describes an ink jet up drawing head with a liquid feed path that with a discharge port for ink discharge stands, and with a on the liquid supply path brought power generation device for generating Ink ejection energy. The liquid feed path is upstream of the energy generating device with a Provide filling so that in the upstream part a filled area is created on the liquid feed path, in which the proportion of gaps upstream increases.

Die DE 33 13 156 A1 offenbart einen piezoelektrisch be­ triebenen Schreibkopf für Tintenmosaikschreibeinrichtungen, bei dem die Tintenkanäle über jeweils eine Erweiterung mit einer Filterschicht verbunden sind, an die sich unmittelbar ein allen Tintenkanälen gemeinsamer Tintenraum anschließt.DE 33 13 156 A1 discloses a piezoelectric driven print head for ink mosaic writing devices, where the ink channels each have an extension a filter layer are connected to which immediately connects an ink space common to all ink channels.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Druck­ qualitätsverluste beim Tintenstrahldrucken durch die Verhin­ derung von Verstopfungen in einem Druckkopf zu vermeiden.The object of the present invention is pressure loss of quality in inkjet printing due to the Verhin to avoid clogging in a printhead.

Diese Aufgabe wird durch eine Barriereschicht für einen Tin­ tenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1, durch einen Druckkopf für einen Tintenstrahldrucker gemäß Anspruch 6 und durch ein Verfahren zum Erzeugen einer Barriereschicht für einen Tin­ tenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 7 gelöst.This task is accomplished through a barrier layer for a tin The ink jet print head according to claim 1, by a print head for an ink jet printer according to claim 6 and by a Method for producing a barrier layer for a tin Ten jet print head solved according to claim 7.

Eine Barriereschicht für einen Tintenstrahldruckkopf, wel­ cher Heizwiderstände verwendet, die im wesentlichen in einer oder mehreren parallelen Linien auf einem Substrat angeord­ net sind, ist in Zuordnung zu den Heizwiderständen gebildet, um eine Tintenabfeuerkammer an jedem Heizwiderstand und ei­ nen Tintenverteilerraum, welcher Tinte zum Verteilen zu min­ destens einigen Tintenabfeuerkammern enthält, zu erzeugen. Eine Mehrzahl von inneren Barriereinseln, wobei jeder ein jeweiliger Heizwiderstand zugeordnet ist, ist zwischen einer Tintenabfeuerkammer, die dem jeweiligen Heizwiderstand zuge­ ordnet ist, und dem Tintenverteilerraum angeordnet, um zwei Tintenzuführkanäle zu bilden, um es zu ermöglichen, daß Tin­ te dem abfeuernden Heizwiderstand zugeführt wird. Eine Mehrzahl äuße­ rer Barriereinseln, deren Anzahl dem Zweifachen der Anzahl von inneren Barriereinseln entspricht, ist zwischen den in­ neren Barriereinseln und dem Tintenverteilerraum angebracht und im wesentlichen in Linien angeordnet, die parallel zu der einen oder zu den mehreren parallelen Linien von Heizwi­ derständen sind.A barrier layer for an inkjet printhead, wel cher heating resistors used, which are essentially in a or several parallel lines on a substrate net is formed in association with the heating resistors, around an ink firing chamber on each heating resistor and egg NEN ink distribution space, the ink to distribute to min contains at least some ink firing chambers. A plurality of inner barrier islands, each one respective heating resistor is assigned, is between one Ink firing chamber, which the respective heating resistor  is arranged, and the ink distribution space arranged by two Form ink supply channels to allow Tin te is fed to the firing heating resistor. A majority rer barrier islands, the number of which is twice the number of inner barrier islands is between the in neren barrier islands and the ink distribution room attached and arranged essentially in lines parallel to the one or more of the parallel lines from Heizwi are.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich­ nungen detaillierter erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments are referred to below with reference to the attached drawing nations explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Druckkopfs eines Tintenstrahldruckers; Fig. 1 is an isometric view of a printhead of an inkjet printer;

Fig. 2 eine planare Ansicht der Barriereschicht und eines Substrats des Druckkopfs von Fig. 1; Fig. 2 is a planar view of the barrier layer and a substrate of the printhead of Fig. 1;

Fig. 3 eine isometrische Ansicht einer herkömmlichen Bar­ riereschichtarchitektur, welche einen Pfeiler am Eingang in die Tintenabfeuerkammer verwendet; Figure 3 is an isometric view of a conventional barrier layer architecture using a pillar at the entrance to the ink firing chamber.

Fig. 4 eine planare Ansicht der Barriereschicht und des Substrats eines ausführungsgemäßen Druckkopfs ; und Fig. 4 is a planar view of the barrier layer and the substrate of an embodiment according to the printhead; and

Fig. 5 eine planare Ansicht der Barriereschicht und des Substrats, welche zu der von Fig. 4 ähnlich ist, wobei die topographischen Beziehungen der Barriere­ inseln gezeigt sind. Figure 5 is a planar view of the barrier layer and substrate, similar to that of Figure 4, showing the topographic relationships of the barrier islands.

Um eine vergrößerte Toleranz für eine Partikelblockierung zu realisieren, wurden die Barrierenmaterialkonfiguration für die Tintenzuführungskanäle und die Tintenabfeuerkammern architekturmäßig entworfen. To increase tolerance for particle blocking realized the barrier material configuration for the ink supply channels and the ink firing chambers architecturally designed.  

Eine Draufsicht des Barriereschichtmaterials eines bevor­ zugten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 4 gezeigt.A top view of the barrier layer material of a preferred embodiment is shown in FIG. 4.

Zwei Heizwiderstände 401, 403 werden von ihren zugeordneten Tintenabfeuerkammern und von Tinte, die aus einem Tintenver­ teilerraum 407 mittels Tintenzuführkanälen 409 und 411 (für den Heizwiderstand 401) und mittels Tintenzuführungs­ kanälen 413 und 415 für den Heizwiderstand 403 zugeführt wird, umgeben. Der Tintenverteilerraum 407 ist ein ver­ gleichsweise großes Volumen zwischen dem Substrat und der Öffnungsplatte, welches mit einer großen Tintenquelle ge­ koppelt ist, und welcher ein Behälter für Tinte ist, die zumindest einem Satz von Tintenabfeuerkammern und bei be­ stimmten Entwürfen zu allen Tintenabfeuerkammern eines Druckkopfs zugeführt werden soll. Die Tintenzuführungskanäle sind teils durch die Barriereinseln 417 und 419 und teils durch den Rest der Barriereschicht 421 definiert. Natürlich werden der Boden der Tintenabfeuerkammer durch die Ober­ fläche des Halbleitersubstrats und die Decke der Tinten­ abfeuerkammer durch die Öffnungsplatte gebildet. Die über­ zähligen Tintenzuführungskanäle liefern einen Schutz vor Partikelstoffen, welche in der Tinte gefunden werden können, wobei die Wahrscheinlichkeit, daß zwei Partikel aus Staub oder Pollen oder dergleichen beide Tintenzuführungskanäle irgendeine Tintenabfeuerkammer verstopfen werden, klein ist.Two heating resistors 401 , 403 are surrounded by their associated ink firing chambers and ink which is supplied from an ink distribution chamber 407 by means of ink supply channels 409 and 411 (for the heating resistor 401 ) and by means of ink supply channels 413 and 415 for the heating resistor 403 . The ink manifold 407 is a comparatively large volume between the substrate and the orifice plate, which is coupled to a large ink source and which is a container for ink that is supplied to at least one set of ink-firing chambers and, in certain designs, to all ink-firing chambers of a printhead shall be. The ink delivery channels are defined in part by barrier islands 417 and 419 and in part by the rest of barrier layer 421 . Of course, the bottom of the ink firing chamber is formed by the upper surface of the semiconductor substrate and the ceiling of the ink firing chamber is formed by the orifice plate. The excess ink supply channels provide protection from particulates that can be found in the ink, and the likelihood that two particles of dust or pollen or the like will both clog both ink supply channels to any ink firing chamber.

In manchen Fällen wird ein poröses Material, wie z. B. ein Äther-artiger Polyurethanschaum mit gesteuerter Porosität, bei dem die Membranwände weiterverarbeitet wurden, um die Kapillarkraft des Schaums zu steigern, verwendet, um eine Tintenmenge zum Zuführen zu dem Druckkopf zu lagern. Diese Kapillarkraft liefert einen Gegendruck für die gelagerte Tinte und verhindert ein Auslaufen aufgrund von Veränderun­ gen in den umgebenden Umweltbedingungen.In some cases, a porous material, such as. B. a Ether-like polyurethane foam with controlled porosity, in which the membrane walls were further processed to the Capillary force of the foam used to increase one Store the amount of ink to be fed to the printhead. This Capillary force provides a counter pressure for the stored Ink and prevents leakage due to change conditions in the surrounding environmental conditions.

Trotz Anstrengungen, um das poröse Material zu reinigen, wurde herausgefunden, daß bestimmte Partikel in dem porösen Material bleiben. Die Partikel, von denen herausgefunden worden ist, daß sie die ungünstigsten sind, sind längliche, fasrige Partikel mit einer Abmessung, die etwa der Größe des Tintenzuführkanals entspricht, und einer anderen Abmessung, die dem zwei- bis fünffachen der Abmessung des Tintenzuführ­ kanals entspricht. Ein Partikel mit einem derartigen Abmes­ sungsverhältnis kann, falls die vorliegende Lösung nicht verwendet wird, einen oder mehrere Tintenzuführkanäle voll­ ständig blockieren oder dieselbe kann in einen Tintenzuführ­ kanal eindringen und den Heizwiderstand bedecken. Beide Ereignisse können einen vorzeitigen Ausfall des Heizwider­ standes bewirken. Ein Merkmal der vorliegenden Lösung besteht darin, daß ein zusätzlicher Satz von Barriereinseln zwischen dem Tintenverteilerraum und den überzähligen Tin­ tenzuführkanälen plaziert wird, derart, daß längliche Par­ tikel daran gehindert werden, die Tintenzuführkanäle zu erreichen. Ferner ist der äußere Satz von Barriereinseln derart angeordnet, daß ein längliches Partikel scharfe Kur­ ven um die äußeren Barriereinseln navigieren müßte, um die Tintenabfeuerkammer der Tintenzuführungskanäle zu erreichen. Ferner sind die Tintenzuführungskanäle selbst derart konfi­ guriert, daß ein Partikel durch einen Kanal zu dem Heizwi­ derstand navigieren müßte, welcher eine rechtwinklige Kurve von dem Einlaß zu dem Auslaß an dem Heizwiderstand aufweist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind vier Barriere­ inseln 423, 425, 427 und 429 und ein Teil einer fünften Bar­ riereinsel 431 in Verbindung mit den Tintenzuführungskanälen 409 bis 415 gezeigt. Für jede Tintenabfeuerkammer existieren zwei äußere Barriereinseln und eine innere Barriereinsel, welche den überzähligen Kanal definiert. Mehr als zwei äußere Barriereinseln pro Tintenabfeuerkammer sind möglich, wobei die Anzahl endlich ist, und durch die Größe der Inseln, welche erzeugt werden sollen, begrenzt ist. Sowie die Fläche der Inseln abnimmt, nimmt die Haftung beliebiger Inseln an dem Substrat und der Öffnungsplatte ab, wodurch das potentielle Problem erzeugt wird, daß eine Insel mit kleiner Fläche aus ihren Verankerungen brechen wird und selbst ein Stöpsel wird. Die äußeren Barriereinseln sind in einer Linie 502 angeordnet, welche zu der Linie 504 parallel ist, die durch die Plazierung von Heizwiderständen gebildet ist. Da die Heizwiderstände typischerweise in drei oder mehreren parallelen Linien von Widerständen gestaffelt sind, sind die Linien von äußeren Barriereinseln gestaffelt, sie sind jedoch parallel, wie es in Fig. 5 zu sehen ist, wenn die Linien 502 und 504 verglichen werden. In gestrichelten Linien sind zwei längliche Partikel 433 und 435 gezeigt, welche in der Architektur des bevorzugten Ausführungsbei­ spiels eingefangen worden sind, ohne den Tintenfluß zu dem Tintenzuführungskanal zu blockieren.Despite efforts to clean the porous material, it has been found that certain particles remain in the porous material. The particles which have been found to be the worst are elongated, fibrous particles having a dimension approximately the size of the ink supply channel and another dimension two to five times the dimension of the ink supply channel. A particle with such a dimension ratio, if the present solution is not used, may completely block one or more ink supply channels or may penetrate an ink supply channel and cover the heating resistor. Both events can cause the heating resistor to fail prematurely. A feature of the present solution is that an additional set of barrier islands is placed between the ink plenum and the excess ink supply channels such that elongated particles are prevented from reaching the ink supply channels. Furthermore, the outer set of barrier islands is arranged such that an elongated particle would have to navigate sharp curves around the outer barrier islands to reach the ink firing chamber of the ink supply channels. Furthermore, the ink supply channels themselves are configured such that a particle would have to navigate through a channel to the heating resistor which has a right-angled curve from the inlet to the outlet on the heating resistor. In the preferred embodiment, four barrier islands 423 , 425 , 427 and 429 and part of a fifth barrier island 431 are shown in connection with the ink supply channels 409 to 415 . For each ink firing chamber there are two outer barrier islands and one inner barrier island which defines the surplus channel. More than two outer barrier islands per ink firing chamber are possible, the number being finite and limited by the size of the islands to be created. As the area of the islands decreases, the adhesion of any island to the substrate and orifice plate decreases, creating the potential problem that a small area island will break from its anchorages and become a plug itself. The outer barrier islands are arranged in a line 502 which is parallel to line 504 , which is formed by the placement of heating resistors. Since the heating resistors are typically staggered in three or more parallel lines of resistors, the lines of outer barrier islands are staggered, but they are parallel as seen in FIG. 5 when lines 502 and 504 are compared. In dashed lines are shown two elongated particles 433 and 435 which have been captured in the architecture of the preferred embodiment without blocking the flow of ink to the ink supply channel.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die überzäh­ ligen Tintenzuführungskanäle 409 und 411, die Tinte zu der Tintenabfeuerkammer zuführen, die den Heizwiderstand 401 umgibt, eine Breitenabmessung C1 = C2 = 25 µm auf, welche durch das Barrierematerial definiert ist. Tinte, die in den Einlaß des Tintenzuführungskanals 409 eintritt, fließt in einer Richtung von dem Tintenverteilerraum 407 weg und zu der Tintenabfeuerkammer hin. Der Tintenzuführungskanal 409 ist entworfen, um eine Linkskurve aufzuweisen (von Fig. 4 unten aus gesehen), was in einer rechtwinkligen Veränderung der Richtung des Tintenflusses resultiert. Auf ähnliche Art und Weise ist der Tintenzuführungskanal 411 entworfen, um eine Rechtskurve aufzuweisen, was ebenfalls in einer recht­ winkligen Veränderung der Tintenflußrichtung resultiert. Selbst wenn ein längliches Partikel in der Lage ist, die äußeren Barriereinseln zu vermeiden und in einen der Tinten­ zuführungskanäle einzutreten, ist es unwahrscheinlich, daß das Partikel in der Lage sein wird, die rechtwinklige Verän­ derung der Richtung durchzuführen und sich über dem Heiz­ widerstand festzusetzen.In the preferred embodiment, the excess ink supply channels 409 and 411 that supply ink to the ink firing chamber that surrounds the heating resistor 401 have a width dimension C1 = C2 = 25 µm, which is defined by the barrier material. Ink entering the inlet of the ink supply channel 409 flows in a direction away from the ink plenum 407 and toward the ink firing chamber. The ink supply channel 409 is designed to have a left turn (seen from Fig. 4 below), which results in a perpendicular change in the direction of the ink flow. Similarly, the ink supply channel 411 is designed to have a right turn, which also results in a rather angular change in the direction of ink flow. Even if an elongated particle is able to avoid the outer barrier islands and enter one of the ink delivery channels, it is unlikely that the particle will be able to make the right angle change and settle over the heating resistor .

Eine im wesentlichen trapezförmige äußere Barriereinsel 425 ist dem Heizwiderstand 401 zugeordnet und im wesentlichen seriell zwischen dem Heizwiderstand und dem Tintenvertei­ lerraum plaziert. Die innere Barriereinsel 417 ist zwischen dem Heizwiderstand und der äußeren Barriereinsel 425 posi­ tioniert, wobei die Beabstandung zwischen der inneren Bar­ riereinsel 417 und der äußeren Barriereinsel 425 B2 = 25 µm beträgt. Eine ähnliche Ausrichtung und Beabstandung weisen die innere Barriereinsel 409 und die äußere Barriereinsel 429 für den Heizwiderstand 403 auf. Somit beträgt B1 = 25 µm. Die Zwischenräume liefern eine Tintenstraße, damit Tinte zu den Tintenkanaleinlässen fließt, selbst wenn die Tinten­ zuführungszwischenräume zwischen bestimmten äußeren Bar­ riereinseln blockiert sein würden (durch ein Partikel, wie z. B. das Partikel 435).A substantially trapezoidal outer barrier island 425 is associated with the heating resistor 401 and is placed substantially serially between the heating resistor and the ink distributor space. The inner barrier island 417 is positioned between the heating resistor and the outer barrier island 425 , the spacing between the inner barrier island 417 and the outer barrier island 425 being B2 = 25 μm. The inner barrier island 409 and the outer barrier island 429 for the heating resistor 403 have a similar orientation and spacing. Thus B1 = 25 µm. The gaps provide an ink path for ink to flow to the ink channel inlets, even if the ink supply gaps between certain outer barrier islands would be blocked (by a particle, such as particle 435 ).

Die zweite äußere Barriereinsel 427, die dem Heizwiderstand 401 zugeordnet ist, ist zwischen den äußeren Barriereinseln 425 und 429 positioniert. Der Tintenzuführungszwischenraum, welcher zwischen der äußeren Barriereinsel 427 und der äuße­ ren Barriereinsel 425 gebildet ist, weist eine minimale Ka­ nalbreite von A2 = 30 µm auf. Genauso weist der Tintenzu­ führungszwischenraum, welcher zwischen den äußeren Barrie­ reinseln 429 und 427 gebildet ist, eine minimale Kanalbreite von A1 = 30 µm auf. Die Tintenzuführungszwischenräume für alle äußeren Barriereinseln, die den Heizwiderständen 403 und 401 zugeordnet sind, weisen jede für sich eine minimale Kanalbreite von A3 = A4 = 30 µm auf. Ein Merkmal besteht darin, daß der Tintenzuführungs­ zwischenraum zwischen den äußeren Barriereinseln im wesent­ lichen parallele Wände benachbarter äußerer Barriereinseln verwendet, welche weder senkrecht noch parallel zur Tinten­ flußrichtung aus dem Tintenverteilerraum zu dem Einlaß eines Tintenzuführungskanals sind. Bei dem bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel, wie es in Fig. 5 zu sehen ist, beträgt der Winkel Θ, der durch die zu der Richtung des Tintenflusses aus dem Tintenverteilerraum 407 parallelen Wände gebildet wird, 30°. Dieser Winkel kann im Bereich von etwa 25° bis 45° liegen und derselbe blockiert wirksam das Erreichen und Eintreten von länglichen Partikeln in einen Tintenkanalein­ laß, ohne die unblockierte Rate von Tintenfluß zu den Tin­ tenzuführungskanälen ungünstig zu beeinträchtigen. The second outer barrier island 427 , which is associated with the heating resistor 401 , is positioned between the outer barrier islands 425 and 429 . The ink supply gap, which is formed between the outer barrier island 427 and the outer barrier island 425 , has a minimum channel width of A2 = 30 μm. Likewise, the ink supply gap, which is formed between the outer barrier islands 429 and 427 , has a minimum channel width of A1 = 30 μm. The ink supply spaces for all outer barrier islands, which are assigned to the heating resistors 403 and 401 , each have a minimum channel width of A3 = A4 = 30 μm. A feature is that the ink supply space between the outer barrier islands uses essentially parallel walls of adjacent outer barrier islands which are neither perpendicular nor parallel to the direction of flow of ink from the ink manifold to the inlet of an ink supply channel. In the preferred embodiment, as seen in FIG. 5, the angle Θ formed by the walls parallel to the direction of ink flow from the ink distribution space 407 is 30 °. This angle can range from about 25 ° to 45 ° and effectively blocks the access and entry of elongated particles into an ink channel without adversely affecting the unblocked rate of ink flow to the ink supply channels.

Die äußeren Barriereinseln 423, 427 und 431, welche nicht auf einer Linie von dem Heizwiderstand zu dem Tintenvertei­ lerraum sind, sind ebenfalls mit einer Topologie versehen, welche einen Tintenpuls, der durch die Nukleierung von Tinte bei einem Abfeuerereignis erzeugt wird, von dem Einlaß be­ nachbarter Tintenzuführungskanäle weg reflektiert. Eine Wand dieser äußeren Barriereinseln, welche einem Tintenzufüh­ rungskanal gegenüberliegt, welcher einen größeren Fluid­ widerstand als ein Tintenzuführungskanal mit kleinerem Fluidwiderstand aufweist, ist entworfen, um eine abgewinkel­ te reflektive Oberfläche aufzuweisen, derart, daß ein Tin­ tenpuls, der aus dem Tintenzuführungskanal mit größerem Fluidwiderstand austritt, von dem am nächsten gelegenen Tin­ tenzuführungskanal mit kleinerem Fluidwiderstand weg gerich­ tet wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die äußeren Barriereinseln 423, 427 und 431 eine Wand auf, welche einen Winkel von ϕ1 = ϕ2 = ϕ3 = 45° ± 10° mit einer Linie bildet, die senkrecht zu der Tintenpulsausgabe von dem Einlaß eines Tintenzuführungskanals ist. Daher wird bei­ spielsweise eine Tintenpulsausgabe von dem Tintenzuführungs­ kanal 411, die auf die Wand der äußeren Barriereinsel 427 auftrifft, von dem Einlaß des Tintenzuführungskanals 413 weg reflektiert.The outer barrier islands 423 , 427 and 431 , which are not in line with the heating resistor to the ink distribution space, are also provided with a topology that receives an ink pulse generated by the nucleation of ink during a firing event from the inlet neighboring ink supply channels reflected away. A wall of these outer barrier islands, which faces an ink supply channel which has a greater fluid resistance than an ink supply channel with a smaller fluid resistance, is designed to have an angled reflective surface such that an ink pulse that emerges from the ink supply channel with greater fluid resistance emerges from the nearest ink supply channel with less fluid resistance. In the preferred embodiment, the outer barrier islands 423 , 427 and 431 have a wall which forms an angle of ϕ 1 = ϕ 2 = ϕ 3 = 45 ° ± 10 ° with a line perpendicular to the ink pulse output from the inlet of an ink supply channel is. Therefore, for example, an ink pulse output from the ink supply channel 411 , which strikes the wall of the outer barrier island 427 , is reflected away from the inlet of the ink supply channel 413 .

Aufgrund der Plazierung der Barriereinseln, ihrer Konfigura­ tion und der Breite der Tintenkanäle, die zwischen denselben gebildet sind, ist es unwahrscheinlich, daß die länglichen Partikel, die in der Tinte zu finden sind, die Tintenzufüh­ rungskanäle erreichen, wodurch es unmöglich ist, daß sie den Heizwiderstand bedecken oder beide Einlässe zu irgendeinem Tintenzuführungskanal blockieren.Due to the placement of the barrier islands, their configuration tion and the width of the ink channels between them are formed, it is unlikely that the elongated Particles found in the ink, the ink supply channels that make it impossible for them to reach the Cover heating resistor or both inlets to either Block the ink supply channel.

Claims (10)

1. Barriereschicht für einen Tintenstrahldruckkopf, welcher Heizwiderstände (401, 403) verwendet, die im wesentlichen in einer oder mehreren parallelen Linien (504) auf einem Substrat angeordnet sind, wobei eine Barriereschicht in Zuordnung zu den Heizwiderständen (401, 403) gebildet ist, um eine Tintenabfeuerkammer an jedem Heizwiderstand (401, 403) und einen Tintenverteilerraum (407) zu bil­ den, welcher Tinte zum Verteilen zu mindestens einigen Tintenabfeuerkammern enthält, wobei die Barriereschicht folgende Merkmale aufweist:
eine Mehrzahl von inneren Barriereinseln (417, 419), wo­ bei jede Barriereinsel einem bestimmten (401) der Heiz­ widerstände (401, 403) zugeordnet ist, wobei dieselbe zwischen einer Tintenabfeuerkammer, die dem jeweiligen (401) der Heizwiderstände zugeordnet ist, und dem Tin­ tenverteilerraum (407) angeordnet ist und zwei Tintenzu­ führungskanäle (409, 411) bildet, um es zu ermöglichen, daß Tinte dem jeweiligen (401) der Heizwiderstände (401, 403) zuge­ führt wird; und
eine Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) mit einer Anzahl, die mindestens doppelt so groß wie die Anzahl der inneren Barriereinseln (417, 419) ist, wobei dieselben zwischen der inneren Barriere­ insel (417, 419) und dem Tintenverteilerraum (407) ange­ bracht sind und im wesentlichen in Linien, die zu der einen oder den mehreren parallelen Linien von Heizwider­ ständen (401, 403) parallel sind, angeordnet sind.
1. Barrier layer for an inkjet printhead which uses heating resistors ( 401 , 403 ) which are arranged essentially in one or more parallel lines ( 504 ) on a substrate, a barrier layer being formed in association with the heating resistors ( 401 , 403 ), to form an ink firing chamber on each heating resistor ( 401 , 403 ) and an ink manifold ( 407 ) containing ink for distribution to at least some ink firing chambers, the barrier layer having:
a plurality of inner barrier islands ( 417 , 419 ) where each barrier island is associated with a particular ( 401 ) of the heating resistors ( 401 , 403 ), the same between an ink firing chamber associated with the respective ( 401 ) of the heating resistors and the Ink distribution space ( 407 ) is arranged and forms two ink supply channels ( 409 , 411 ) to enable ink to be supplied to the respective ( 401 ) of the heating resistors ( 401 , 403 ); and
a plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) with a number at least twice the number of inner barrier islands ( 417 , 419 ), the same between the inner barrier island ( 417 , 419 ) and the ink plenum ( 407 ) are attached and arranged substantially in lines parallel to the one or more parallel lines of heating resistors ( 401 , 403 ).
2. Barriereschicht für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1,
bei der jeder Tintenzuführungskanal ferner einen Einlaß und einen Auslaß zu der Tintenabfeuerkammer aufweist,
wobei der Einlaß senkrecht zu dem Auslaß angeordnet ist, wodurch Tinte, die zu der Tintenabfeuerkammer hin fließt, eine im wesentlichen rechtwinklige Kurve durch­ führen muß, um die Tintenabfeuerkammer zu erreichen.
2. The barrier layer for an ink jet print head according to claim 1.
each ink supply channel further has an inlet and an outlet to the ink firing chamber,
the inlet being perpendicular to the outlet, whereby ink flowing toward the ink firing chamber must curve substantially at right angles to reach the ink firing chamber.
3. Barriereschicht für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 1 oder 2, die ferner eine erste (425) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) aufweist, die dem jeweiligen (401) der Heizwiderstände (401, 403) zugeordnet ist und auf einer Linie von dem jeweiligen (401) der Heiz­ widerstände (401, 403) aus, die senkrecht zu der Linie von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) verläuft, ange­ bracht ist und von der inneren Barriereinsel (417) beab­ standet ist.The barrier layer for an ink jet print head according to claim 1 or 2, further comprising a first ( 425 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) corresponding to the respective ( 401 ) of the heating resistors ( 401 , 403 ) is assigned and on a line from the respective ( 401 ) of the heating resistors ( 401 , 403 ), which is perpendicular to the line of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ), is attached and from the inner Barrier island ( 417 ) is spaced apart. 4. Barriereschicht für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 3, die ferner eine zweite (427) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) neben der ersten (425) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) aufweist, wobei dieselbe eine erste Wand aufweist, die zu einer Wand der, ersten (425) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) im wesentlichen parallel ist, um einen Tintenzuführungszwischenraum (A2) zu bilden.The barrier layer for an inkjet printhead of claim 3, further comprising a second ( 427 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) adjacent to the first ( 425 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427) , 429 , 431 ), the first wall being substantially parallel to a wall of the first ( 425 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) to define an ink supply gap (A2 ) to build. 5. Barriereschicht für einen Tintenstrahldruckkopf gemäß Anspruch 4,
bei der die zweite (427) der Mehrzahl von äußeren Bar­ riereinseln (423, 425, 427, 429, 431) ferner eine zweite Wand aufweist, die im wesentlichen gegenüber eines Ein­ lasses von einem (411) der zwei Tintenzuführungskanäle (409, 411) angeordnet ist und einen ersten spitzen Win­ kel (ϕ1, ϕ2, ϕ3) mit der Linie von äußeren Barriere­ inseln (423, 425, 427, 429, 431) bildet, wobei der erste spitze Winkel (ϕ1, ϕ2, ϕ3) ferner zwischen 35° und 55° beträgt und
bei der die parallelen Wände der ersten (425) und der zweiten (427) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) einen zweiten spitzen Winkel Θ mit der Linie von dem jeweiligen (401) der Heizwiderstände (401, 403) senkrecht zu der Linie von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) aufweisen, wobei der zweite spitze Winkel Θ ferner zwischen 25° und 45° beträgt.
5. A barrier layer for an ink jet printhead according to claim 4,
wherein the second ( 427 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) further includes a second wall substantially opposite an inlet of one ( 411 ) of the two ink supply channels ( 409 , 411 ) is arranged and forms a first acute angle (ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 ) with the line of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ), the first acute angle (ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 ) is also between 35 ° and 55 ° and
in which the parallel walls of the first ( 425 ) and the second ( 427 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) form a second acute angle Θ with the line from the respective ( 401 ) of the heating resistors ( 401 , 403 ) perpendicular to the line of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ), the second acute angle Θ also being between 25 ° and 45 °.
6. Druckkopf für einen Tintenstrahldrucker mit folgenden Merkmalen:
einem Halbleitersubstrat mit einer Mehrzahl von Heiz­ widerständen (401, 403), die im wesentlichen in einer oder mehreren parallelen Linien auf dem Halbleiter­ substrat angeordnet sind;
einer Öffnungsplatte, im wesentlichen parallel zu dem Halbleitersubstrat angeordnet ist;
einer Barriereschicht (421), die zwischen dem Halblei­ tersubstrat und der Öffnungsplatte angeordnet ist und Ausnehmungen in der Barriereschicht (421) aufweist, die einen Tintenverteilerraum (407) und eine Mehrzahl von Tintenabfeuerkammern defilieren, wobei jede der Mehrzahl von Tintenabfeuerkammern einem jeweiligen (401) der Mehrzahl von Heizwiderständen (401, 403) zugeordnet ist, und die Barriereschicht (421) folgende Merkmale auf­ weist:
einer Mehrzahl von inneren Barriereinseln (417, 419), wobei jede Barriereinsel einem jeweiligen (401) der Mehrzahl von Heizwiderständen (401, 403) zugeordnet ist, wobei dieselbe zwischen einer Tintenabfeuerkammer, die dem jeweiligen (401) der Mehrzahl von Heizwiderständen (401, 403) zugeordnet ist, und dem Tintenverteilerraum (407) angebracht ist und zwei Tintenzuführungskanäle (409, 411) bildet, wobei jeder eine Abmessung aufweist, um es zu ermöglichen, daß dem abfeuernden Heizwiderstand (401) Tinte zugeführt wird, und wobei jeder Tintenzuführkanal einen Einlaß und einen Auslaß zu der Tintenabfeuerkammer auf­ weist, wobei der Einlaß senkrecht zu dem Auslaß ange­ bracht ist, wodurch Tinte, die zu der Tintenabfeuerkam­ mer fließt, eine im wesentlichen rechtwinklige Kurve durchführen muß, um die Tintenabfeuerkammer zu errei­ chen; und
einer Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) mit einer Anzahl, die mindestens dem zweifachen der Anzahl der Mehrzahl von inneren Barrie­ reinseln (417, 419) entspricht, wobei dieselben zwischen der Mehrzahl von inneren Barriereinsel (417, 419) und dem Tintenverteilerraum (407) angebracht sind und im wesentlichen in Linien, die zu der einen (504) oder den mehreren parallelen Linien von Heizwiderständen (401, 403) parallel sind, angeordnet sind, wobei eine erste (425) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431), die dem jeweiligen (401) der Mehrzahl von Heizwiderständen (401, 403) zugeordnet ist, auf einer Linie von dem jeweiligen (401) der Mehrzahl von Heizwiderständen (401, 403) aus angebracht ist, die senkrecht zu der Linie von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) ist, und von einer inneren Barrie­ reinsel (417) der Mehrzahl von inneren Barriereinseln (417, 419) beabstandet (B2) ist, wobei eine zweite (427) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) neben der ersten (425) der Mehrzahl von äuße­ ren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) eine erste Wand, die im wesentlichen zu einer Wand der ersten (425) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) parallel ist, um einen Tintenzuführungszwi­ schenraum (A2) zu bilden, und eine zweite Wand aufweist, die im wesentlichen einem Einlaß von einem der beiden Tintenzuführungskanäle (411) gegenüberliegt, die einen ersten spitzen Winkel (ϕ1, ϕ2, ϕ3) mit der Linie von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) bildet, wobei die parallelen Wände der ersten (425) und der zweiten (427) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) einen zweiten spitzen Winkel Θ mit der Linie von dem jeweiligen (401) der Mehrzahl von Heizwiderständen (401, 403) senkrecht zu der Linie von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) bilden.
6. Print head for an inkjet printer with the following features:
a semiconductor substrate with a plurality of heating resistors ( 401 , 403 ) which are arranged substantially in one or more parallel lines on the semiconductor substrate;
an opening plate is arranged substantially parallel to the semiconductor substrate;
a barrier layer ( 421 ) disposed between the semiconductor substrate and the orifice plate and having recesses in the barrier layer ( 421 ) that define an ink distribution space ( 407 ) and a plurality of ink firing chambers, each of the plurality of ink firing chambers corresponding to a respective ( 401 ) is assigned to the plurality of heating resistors ( 401 , 403 ), and the barrier layer ( 421 ) has the following features:
a plurality of inner barrier islands ( 417 , 419 ), each barrier island being associated with a respective one ( 401 ) of the plurality of heating resistors ( 401 , 403 ), the same between an ink firing chamber corresponding to the respective ( 401 ) of the plurality of heating resistors ( 401 , 403 ) and is attached to the ink manifold ( 407 ) and forms two ink supply channels ( 409 , 411 ), each dimensioned to allow ink to be supplied to the firing heating resistor ( 401 ), and each ink supply channel is one Has an inlet and an outlet to the ink firing chamber, the inlet being perpendicular to the outlet, whereby ink flowing to the ink firing chamber must follow a substantially rectangular curve to reach the ink firing chamber; and
a plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) with a number that is at least twice the number of the plurality of inner barrier islands ( 417 , 419 ), the same between the plurality of inner barrier islands ( 417 , 419 ) and the ink plenum ( 407 ) and are arranged substantially in lines parallel to the one ( 504 ) or the multiple parallel lines of heating resistors ( 401 , 403 ), a first ( 425 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) associated with each ( 401 ) of the plurality of heating resistors ( 401 , 403 ) on a line from the respective ( 401 ) of the plurality of heating resistors ( 401 , 403 ) attached, which is perpendicular to the line of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ), and from an inner barrier island ( 417 ) of the plurality of inner barrier islands ( 417 , 419 ) spaced (B2), a second ( 427 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) next to the first ( 425 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) a first wall substantially parallel to a wall of the first ( 425 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) to form an ink supply space (A2) and having a second wall, which essentially faces an inlet of one of the two ink supply channels ( 411 ), which forms a first acute angle (ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 ) with the line of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ), wherein the parallel walls of the first ( 425 ) and the second ( 427 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) form a second acute angle Θ with the line from the respective ( 401 ) of the plurality of heating resistors ( 401 , 403 ) perpendicular to the line from outside Form barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ).
7. Verfahren zum Erzeugen einer Barriereschicht für einen Tintenstrahldruckkopf mit Heizwiderständen (401, 403), die im wesentlichen in einer oder mehreren parallelen Linien auf einem Substrat angeordnet sind, wobei die Barriereschicht (421) in Zuordnung zu den Heizwiderstän­ den (401, 403) gebildet ist, um eine Tintenabfeuerkammer an jedem Heizwiderstand (401, 403) und einen Tintenverteilerraum (407) zu erzeugen, welcher Tinte zum Verteilen zu mindestens einigen Tintenabfeuerkammern enthält, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
für jede Tintenabfeuerkammer, Anordnen einer inneren Barriereinsel (417) zwischen der Tintenabfeuerkammer, die einem (401) der Heizwiderstände (401, 403) zugeordnet ist, und dem Tintenverteilerraum (407), wodurch zwei Tintenzufüh­ rungskanäle (409, 411) gebildet sind, um es zu ermögli­ chen, daß Tinte einem (401) der Heizwiderstände (401, 403) zuge­ führt wird; und
für jede Tintenabfeuerkammer, Anordnen von mindestens zwei äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) zwischen der inneren Barriereinsel (417) und dem Tinten­ verteilerraum (407), in einer Anordnung von Linien, die im wesentlichen zu der einen oder den mehreren par­ allelen Linien von Heizwiderständen (401, 403) parallel sind.
7. A method for producing a barrier layer for an inkjet printhead with heating resistors ( 401 , 403 ) which are arranged essentially in one or more parallel lines on a substrate, the barrier layer ( 421 ) being assigned to the heating resistors ( 401 , 403 ) is formed to create an ink firing chamber on each heating resistor ( 401 , 403 ) and an ink distribution chamber ( 407 ) containing ink for distribution to at least some ink firing chambers, the method comprising the steps of:
for each ink firing chamber, placing an inner barrier island ( 417 ) between the ink firing chamber associated with one ( 401 ) of the heating resistors ( 401 , 403 ) and the ink manifold ( 407 ), thereby forming two ink supply channels ( 409 , 411 ) to enable ink to be supplied to one ( 401 ) of the heating resistors ( 401 , 403 ); and
for each ink firing chamber, arranging at least two outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) between the inner barrier island ( 417 ) and the ink distribution space ( 407 ), in an arrangement of lines that substantially correspond to one or the other several parallel lines of heating resistors ( 401 , 403 ) are parallel.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7,
bei dem der Schritt des Anordnens einer inneren Barrie­ reinsel (417) ferner den Schritt des Anordnens eines Auslasses in einer Öffnungsplatte senkrecht zu den Tintenzuführungskanälen (409, 411) der Tintenabfeuerkam­ mer aufweist.
8. The method according to claim 7,
wherein the step of arranging an inner barrier island ( 417 ) further comprises the step of arranging an outlet in an orifice plate perpendicular to the ink supply channels ( 409 , 411 ) of the ink firing chamber.
9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem der Schritt des Anordnens von mindestens zwei äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) ferner den Schritt des Anordnens einer ersten (425) der Mehrzahl von äußeren Barriere­ inseln (423, 425, 427, 429, 431), die dem jeweiligen (401) der Heizwiderstände (401, 403) zugeordnet sind, auf einer Linie von dem jeweiligen (401) der Heizwiderstände (401, 403) aus aufweist, die zu der Linie von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) senkrecht ist, und die von der inneren Barriereinsel (417) beabstandet ist.The method of claim 7 or 8, wherein the step of arranging at least two outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) further comprises the step of arranging a first ( 425 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) associated with the respective ( 401 ) of the heating resistors ( 401 , 403 ) on a line from the respective ( 401 ) of the heating resistors ( 401 , 403 ) having to the line from the outside Barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) is perpendicular, and which is spaced from the inner barrier island ( 417 ). 10. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem der Schritt des An­ ordnens von mindestens zwei äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) ferner folgende Schritte aufweist:
Anordnen einer zweiten (427) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) neben der ersten (425) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431);
Erzeugen einer ersten Wand der zweiten (427) der Mehr­ zahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) im wesentlichen parallel zu einer Wand der ersten (425) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431), um einen Tin­ tenzuführungszwischenraum (A2) zu bilden;
Erzeugen einer zweiten Wand der zweiten (427) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431), wobei die zweite Wand einen ersten spitzen Winkel (ϕ1, ϕ2, ϕ3) mit der Linie von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) bildet und im wesentlichen gegenüber einem Einlaß eines (411) der zwei Tintenzufüh­ rungskanäle (409, 411) angebracht ist; und
Anordnen der parallelen Wände der ersten (425) und der zweiten (427) der Mehrzahl von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431), um einen zweiten spitzen Winkel Θ mit der Linie von dem jeweiligen (401) der Heizwiderstände (401, 403) senkrecht zu der Linie von äußeren Barriereinseln (423, 425, 427, 429, 431) zu bilden.
10. The method of claim 7, wherein the step of arranging at least two outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) further comprises the following steps:
Placing a second ( 427 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) adjacent to the first ( 425 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 );
Generating a first wall of the second ( 427 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) substantially parallel to a wall of the first ( 425 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) to form an ink supply gap (A2);
Creating a second wall of the second ( 427 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ), the second wall having a first acute angle (ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 ) with the line of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) and is substantially opposite an inlet of one ( 411 ) of the two ink supply channels ( 409 , 411 ); and
Arranging the parallel walls of the first ( 425 ) and the second ( 427 ) of the plurality of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ) by a second acute angle Θ with the line from the respective ( 401 ) of the heating resistors ( 401 , 403 ) perpendicular to the line of outer barrier islands ( 423 , 425 , 427 , 429 , 431 ).
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